CN101722466A - 一种数控立式气缸套珩磨机的伺服液压双进给机构 - Google Patents

Abstract

一种数控立式气缸套珩磨机的伺服液压双进给机构，其包括位于中空的冲程主轴中间的内推杆和外推杆，内推杆位于外推杆内；且外推杆在伺服进给闭环控制机构驱动下上下移动，内推杆在液压进给闭环控制机构驱动下上下移动；可编程序的数字控制系统与伺服进给闭环控制机构及液压进给闭环控制机构中的传感器相连接实现伺服直线驱动的闭环反馈与液压驱动闭环反馈；数字控制系统设在机床整体式安全防护的外部。本发明结构简单，布局合理，工作稳定性和可靠性好，加工精度高，具有可视化操作界面，可以实现内燃机缸体(套)内孔高质量平台网纹加工。

Description

一种数控立式气缸套珩磨机的伺服液压双进给机构

技术领域

本发明涉及机械工程技术领域数机械加工设备，特别是一种数控立式气缸套珩磨机的定压、定量、全闭环伺服液压双进给机构。

背景技术

汽车制造业是目前我国发展最快，也是最有发展前景的制造产业，气缸套是内燃机发动机的心脏部件，其内孔圆度、圆柱度、母线直线度、平行度和表面轮廓曲线微观技术参数，不但影响发动机的装配性能，而且对发动机的初期磨合性，对活塞环与缸壁摩擦副的润滑性、气密性；对发动机的漏气量、压缩比、动力性、燃油耗、机油耗、排气烟度、环保性能等都有极大的影响。而气缸套最后一道工序“平台网纹珩磨”是保证气缸套质量的关键工序。目前能够达到欧IV排放标准以上的气缸套平台网纹珩磨加工几乎全部依赖于进口设备。国内开发的珩磨机多为手动及半自动进给方式，或冲程运动速度慢，冲程换向时间长无法保证加工高质量平台网纹珩磨，加工精度难以满足这些高性能产品的要求。

发明内容

经对现有技术文献的检索发现，中国专利公开号位CN 101214631A，公开日为2008年7月9日，发明名称为《数控深孔珩磨机的主轴伺服进给机构》与本申请相关联。该专利自述为：“一种数控深孔珩磨机的主轴伺服进给机构，包括底座、主轴、主轴电机、珩磨头进给机构和珩磨头机构，主轴电机的输出轴通过主轴减速箱与主轴连接，所述主轴为中空结构，所述珩磨头进给机构包括底座上的伺服电机和伺服减速器、主轴内沿主轴轴向设置的顶杆，伺服减速器的输出轴与螺杆的外端相固接，所述螺杆的内端与一花键螺母螺接配合，所述花键螺母外套设配合有固定套，所述固定套与底座相固定，花键螺母的内端与顶杆的后端相连接，所述顶杆前端顶推与珩磨头连接的推杆。本发明将伺服电机输出的旋转运动转化为珩磨头推杆的轴向直线运动，采用数控系统控制，定量、定压及定量与定压组合进给，进给精度高。”该专利由于采用单进给珩磨头，即珩磨砂条微进给机构只有一组，珩磨砂条在珩磨头中也只有一组，无法完成发动机气缸套所要求的平台网纹加工工艺，无法满足柴油内燃机气缸套零件的要求。另外，该专利由于只采用伺服电机驱动，实现定量、定压及定量与定压组合进给，但进给过程中不能实现进給压力和进給尺寸的闭环控制，从而无法达到平台网纹珩磨加工中气缸套内孔微观表面的高质量要求。

在进一步的文献检索中，尚未发现与本发明主题“数控立式气缸套珩磨机的伺服液压双进给机构”相同或者类似的报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种数控立式气缸套珩磨机的伺服液压双进给机构，使其结构简单，布局合理，工作稳定性和可靠性好。伺服电机控制粗珩磨砂条进给量，电液比例技术控制精珩磨进给压力，进给量和进给压力闭环控制，通过可编程控制器数字化控制，具有可视化操作界面，加工零件精度高，工作效率高。可以实现发动机缸体(套)内孔零件的平台网纹加工。

本发明提供的一种数控立式气缸套珩磨机的伺服液压双进给机构，基本思路是将伺服电机输出的旋转运动转化为珩磨头外推杆的轴向直线运动，液压缸活塞杆直线运动穿过中空的外推杆传递到珩磨头内推杆，实现珩磨头内推杆直线运动，并对珩磨头内、外推杆的进給压力和进給量采用传感器反馈，采用数控系统闭环控制，定量、定压及定量与定压组合进给，进给精度高。

具体地说，一种数控立式气缸套珩磨机的伺服液压双进给机构，其包括位于中空的冲程主轴中间的内推杆和外推杆，内推杆位于外推杆(内；且外推杆在伺服进給闭环控制机构驱动下上下移动，内推杆在液压进給闭环控制机构驱动下上下移动；可编程序的数字控制系统与伺服进給闭环控制机构及液压进給闭环控制机构中的传感器相连接实现伺服直线驱动的闭环反馈与液压驱动闭环反馈；数字控制系统设在机床整体式安全防护的外部。

本发明珩磨头外推杆的伺服进給机构和珩磨头内推杆的液压进給机构都垂直设置在冲程主轴上部。伺服电机及减速器通过联轴器、滚动花键副、齿轮、滚珠丝杠副将旋转运动转化为直线运动传递到珩磨头外推杆，对直线运动的位移量和轴向压力通过传感器反馈。珩磨头精进給液压缸压力由电液比例控制阀控制，液压压力通过液压缸活塞将运动传递到珩磨头内推杆，液压压力通过压力传感器反馈。可编程数字控制系统控制处理进給量、进給压力和反馈信号。

所述珩磨头外推杆的伺服进給闭环控制机构包括伺服电机及减速器、联轴器、滚动花键轴、回转花键套、齿轮、滚珠丝杠副、压力传感器、位移传感器、外推杆。其连接方式为伺服电机及减速器固定于机架上，通过联轴器与滚动花键轴连接，回转花键套穿于滚动花键轴之上并与齿轮一连接，齿轮一与齿轮二相互啮合，齿轮二与齿轮三相互啮合，齿轮三与滚珠丝杠螺母连接，滚珠丝杠螺母通过轴承轴向固定在减速箱体上，滚珠丝杠穿在丝杠螺母中，外推杆穿在中空主轴中通过压力传感器与滚珠丝杠轴向相接，位移传感器通过连杆与滚珠丝杠连接。

所述珩磨头内推杆的液压进給闭环控制机构包括精进給液压缸、内推杆、液压压力传感器。其连接方式为通过电液比例控制阀控制压力的精进給液压缸与内推杆相连接。

本发明的有益效果是：本发明将伺服驱动的粗进給和液压驱动的精进給结合在一起，并闭环控制。粗进給由伺服电机及减速器通过联轴器带动滚珠花键副转动，滚珠花键副保证进給机构和冲程主轴在冲程油缸驱动下作高速冲程运动。滚珠花键副驱动齿轮，从而带动滚珠螺母旋转，驱动滚珠丝杠直线运动，运动位移量和进給压力通过传感器精确反馈。精进給由驱动内推杆直线运动，油缸压力由液压压力传感器精确反馈。本发明进給采用数控系统控制，可以通过伺服电机和液压缸实现伺服、液压双进給，实现珩磨头定量、定压及定量与定压组合进给。精度远高于简单的液压进给和开环控制的伺服进給。可实现气缸套内表面平台网纹精确的微观控制。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构简图。

图1中：1.机架，2.冲程油缸，3.伺服电机及减速器，4.联轴器，5.滚动花键轴，6.回转花键套，7.减速箱体，8.齿轮一，9.齿轮二，10.齿轮三，11.滚珠丝杠螺母，12.轴承，13.滚珠丝杠，14.连杆，15.压力传感器，16.位移传感器，17.外推杆，18.冲程主轴，19.精进給液压缸，20.内推杆，21.液压压力传感器，22.变频电机。

具体实施方式

如图1中所示，一种数控立式气缸套珩磨机的伺服液压双进給机构，其包括位于中空的冲程主轴18中间的内推杆20和外推杆17，内推杆20位于外推杆17内；且外推杆17在伺服进給闭环控制机构驱动下上下移动，内推杆20在液压进給闭环控制机构驱动下上下移动；可编程序的数字控制系统与伺服进給闭环控制机构及液压进給闭环控制机构中的传感器相连接实现伺服直线驱动的闭环反馈与液压驱动闭环反馈；数字控制系统设在机床整体式安全防护的外部。

本发明珩磨头内、外推杆进给机构都垂直设置在中空的冲程主轴18的中间，所述的珩磨头外推杆的伺服进給闭环控制机构包括：伺服电机及减速器3、联轴器4、滚动花键轴5、回转花键套6、减速箱体7、齿轮一8、齿轮二9、齿轮三10、滚珠丝杠螺母11、轴承12、滚珠丝杠13、连杆14、压力传感器15、位移传感器16、外推杆17。其连接方式为：伺服电机及减速器3固定于机架1上，通过联轴器4与滚动花键轴5连接，回转花键套6穿于滚动花键轴5之上并与齿轮一8连接，齿轮一8与齿轮二9相互啮合，齿轮二9与齿轮三10相互啮合，齿轮三10与滚珠丝杠螺母11通过螺钉连接，滚珠丝杠螺母11通过轴承12轴向固定在减速箱体7上，滚珠丝杠13穿在滚珠丝杠螺母11中，外推杆17穿在中空冲程主轴18中通过压力传感器15与滚珠丝杠13轴向相接，实现珩磨头外推杆伺服驱动。位移传感器16通过连杆14与滚珠丝杠13连接，实现伺服驱动闭环反馈。所述的珩磨头内推杆的液压进給闭环控制机构包括：精进給液压缸19、内推杆20、液压压力传感器21。其连接方式为：通过电液比例控制阀控制压力的精进給液压缸19与内推杆20相连接，实现珩磨头内推杆液压定压驱动。液压压力传感器21与精进給液压缸19相连接，实现液压驱动闭环反馈。

Claims (3)

1.一种数控立式气缸套珩磨机的伺服液压双进给机构，其特征是包括位于中空的冲程主轴(18)中间的内推杆(20)和外推杆(17)，内推杆(20)位于外推杆(17)内；且外推杆(17)在伺服进给闭环控制机构驱动下上下移动，内推杆(20)在液压进给闭环控制机构驱动下上下移动；可编程序的数字控制系统与伺服进给闭环控制机构及液压进给闭环控制机构中的传感器相连接实现伺服直线驱动的闭环反馈与液压驱动闭环反馈；数字控制系统设在机床整体式安全防护的外部。

2.根据权利要求1所述的一种数控立式气缸套珩磨机的伺服液压双进给机构，其特征是：所述的珩磨头外推杆的伺服进给闭环控制机构，包括：伺服电机及减速器(3)、联轴器(4)、滚动花键轴(5)、回转花键套(6)、减速箱体(7)、齿轮一(8)、齿轮二(9)、齿轮三(1)0、滚珠丝杠螺母(11)、轴承(12)、滚珠丝杠(13)、连杆(14)、压力传感器(15)、位移传感器(16)、外推杆(17)；伺服电机及减速器(3)固定于机架(1)上通过联轴器(4)与滚动花键轴(5)连接，回转花键套(6)穿于滚动花键轴(5)之上并与齿轮一(8)连接，齿轮一(8)与齿轮二(9)相互啮合，齿轮二(9)与齿轮三(10)相互啮合，齿轮三(10)与滚珠丝杠螺母(11)通过螺钉连接，滚珠丝杠螺母(11)通过轴承(12)轴向固定在减速箱体(7)上，滚珠丝杠(13)穿在滚珠丝杠螺母(11)中，外推杆(17)穿在中空冲程主轴(18)中通过压力传感器(15)与滚珠丝杠(13)轴向相接实现珩磨头外推杆伺服直线驱动；位移传感器(16)通过连杆(14)与滚珠丝杠(13)连接实现伺服直线驱动的闭环反馈。

3.根据权利要求1所述的一种数控立式气缸套珩磨机的伺服液压双进给机构，其特征是：所述的珩磨头内推杆的液压进给闭环控制机构包括：精进给液压缸(19)、内推杆(20)、液压压力传感器(21)；通过电液比例控制阀控制压力的精进给液压缸(19)与内推杆(20)相连接实现珩磨头内推杆液压定压驱动；液压压力传感器(21)与精进给液压缸(19)相连接实现液压驱动闭环反馈。

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